أنبوب (للري)

البولي إيثيلين عالي الكثافة ، والاسم الإنجليزي هو "بولي إيثيلين عالي الكثافة" أو "HDPE" للاختصار.HDPE عبارة عن راتنج لدن بالحرارة شديد التبلور وغير قطبي.مظهر HDPE الأصلي أبيض حليبي ، والقسم الرقيق شفاف إلى حد ما.PE لديها مقاومة ممتازة لمعظم المواد الكيميائية المنزلية والصناعية.يمكن أن تسبب أنواع معينة من المواد الكيميائية تآكلًا كيميائيًا ، مثل المؤكسدات المسببة للتآكل (حمض النيتريك المركز) والهيدروكربونات العطرية (زيلين) والهيدروكربونات المهلجنة (رابع كلوريد الكربون).البوليمر غير ماص للرطوبة وله مقاومة جيدة لبخار الماء ، ويمكن استخدامه لأغراض التعبئة والتغليف.يتمتع البولي إيثيلين عالي الكثافة بخصائص كهربائية جيدة ، خاصة القوة العازلة العالية للعزل ، مما يجعله مناسبًا جدًا للأسلاك والكابلات.تتميز درجات الوزن الجزيئي المتوسطة إلى العالية بمقاومة تأثير ممتازة ، حتى في درجة حرارة الغرفة وحتى في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -40 فهرنهايت.

HDPE عبارة عن بولي أوليفين لدن بالحرارة يتم إنتاجه بواسطة البلمرة المشتركة للإيثيلين.على الرغم من إطلاق البولي إيثيلين عالي الكثافة في عام 1956 ، إلا أن هذا البلاستيك لم يصل بعد إلى مستوى النضج.تعمل هذه المواد ذات الأغراض العامة على تطوير استخداماتها وأسواقها الجديدة باستمرار.

الخصائص الرئيسية

HDPE عبارة عن راتنج لدن بالحرارة غير قطبي ذو تبلور عالٍ.مظهر HDPE الأصلي أبيض حليبي ، والقسم الرقيق شفاف إلى حد ما.PE لديها مقاومة ممتازة لمعظم المواد الكيميائية المنزلية والصناعية.يمكن أن تسبب أنواع معينة من المواد الكيميائية تآكلًا كيميائيًا ، مثل المؤكسدات المسببة للتآكل (حمض النيتريك المركز) والهيدروكربونات العطرية (زيلين) والهيدروكربونات المهلجنة (رابع كلوريد الكربون).البوليمر غير ماص للرطوبة وله مقاومة جيدة لبخار الماء ، ويمكن استخدامه لأغراض التعبئة والتغليف.يتمتع البولي إيثيلين عالي الكثافة بخصائص كهربائية جيدة ، خاصة القوة العازلة العالية للعزل ، مما يجعله مناسبًا جدًا للأسلاك والكابلات.تتميز درجات الوزن الجزيئي المتوسطة إلى العالية بمقاومة تأثير ممتازة ، حتى في درجة حرارة الغرفة وحتى في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -40 فهرنهايت.الخصائص الفريدة لمختلف درجات HDPE هي الجمع الصحيح لأربعة متغيرات أساسية: الكثافة ، والوزن الجزيئي ، وتوزيع الوزن الجزيئي والإضافات.يتم استخدام محفزات مختلفة لإنتاج بوليمرات مخصصة بخصائص خاصة.ينتج عن الجمع بين هذه المتغيرات درجات HDPE لأغراض مختلفة ؛تحقيق أفضل توازن في الأداء.

كثافة

هذا هو المتغير الرئيسي الذي يحدد خصائص HDPE ، على الرغم من أن المتغيرات الأربعة المذكورة تؤثر على بعضها البعض.الإيثيلين هو المادة الخام الرئيسية للبولي إيثيلين.غالبًا ما يتم استخدام عدد قليل من المكوّنات الأخرى ، مثل 1-بيوتين أو 1-هكسين أو 1-أوكتين ، لتحسين أداء البوليمر.بالنسبة لـ HDPE ، لا يتجاوز محتوى المونومرات القليلة المذكورة أعلاه بشكل عام 1٪ -2٪.تقلل إضافة المونومر بشكل طفيف من تبلور البوليمر.يُقاس هذا التغيير عمومًا بالكثافة ، والتي لها علاقة خطية بالتبلور.التصنيف العام للولايات المتحدة يتوافق مع ASTM D1248 ، وكثافة HDPE هي 0.940 جم /.فوق C ؛نطاق كثافة MDPE هو 0.926 0.940 جم / CC.تصنف التصنيفات الأخرى أحيانًا MDPE على أنها HDPE أو LLDPE.تتمتع البوليمرات المتجانسة بأعلى كثافة وأعلى صلابة ونفاذية جيدة وأعلى نقطة انصهار ، ولكنها عمومًا لديها مقاومة ضعيفة لتكسير الإجهاد البيئي (ESCR).الحقوق الاقتصادية والاجتماعية والثقافية هي قدرة PE على مقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد الميكانيكي أو الكيميائي.تعمل الكثافة الأعلى بشكل عام على تحسين القوة الميكانيكية ، مثل قوة الشد والصلابة والصلابة ؛الخصائص الحرارية مثل درجة حرارة نقطة التليين ودرجة حرارة تشويه الحرارة ؛وعدم النفاذية ، مثل نفاذية الهواء أو نفاذية بخار الماء.تعمل الكثافة المنخفضة على تحسين قوة تأثيرها و E-SCR.تتأثر كثافة البوليمر بشكل أساسي بإضافة المكوّنات ، ولكن بدرجة أقل بالوزن الجزيئي.نسبة الوزن الجزيئي العالية تقلل الكثافة بشكل طفيف.على سبيل المثال ، البوليمرات المتجانسة لها كثافة مختلفة في نطاق واسع من الأوزان الجزيئية.

الإنتاج والمحفز

طريقة الإنتاج الأكثر شيوعًا لـ PE هي من خلال معالجة الطين أو الغاز ، ويتم إنتاج القليل من خلال معالجة طور المحلول.كل هذه العمليات عبارة عن تفاعلات طاردة للحرارة تشتمل على مونومر إيثيلين ، ومونومر أولفين ، ونظام محفز (قد يكون أكثر من مركب واحد) وأنواع مختلفة من مخففات الهيدروكربون.يستخدم الهيدروجين وبعض المحفزات للتحكم في الوزن الجزيئي.عادة ما يكون مفاعل الملاط عبارة عن خزان مقلوب أو مفاعل حلقي واسع النطاق أكثر شيوعًا حيث يمكن تدوير الملاط وتقليبها.عندما يتلامس الإيثيلين والمكونومر (حسب الحاجة) مع المحفز ، تتشكل جسيمات البولي إيثيلين.بعد إزالة المادة المخففة ، يتم تجفيف حبيبات البولي إيثيلين أو حبيبات المسحوق وتضاف المواد المضافة وفقًا للجرعة لإنتاج الكريات.يمكن لخط إنتاج حديث مع مفاعلات كبيرة مع بثق مزدوج اللولب أن ينتج أكثر من 40000 رطل من البولي إيثيلين في الساعة.يساهم تطوير محفزات جديدة في تحسين أداء درجات HDPE الجديدة.النوعان الأكثر شيوعًا من المحفزات استخدامًا هما المحفزات القائمة على أكسيد الكروم من Philips ومحفزات التيتانيوم المركب وألكيل الألومنيوم.إن البولي إيثيلين عالي الكثافة الذي ينتجه محفز فيليبس له توزيع وزن جزيئي متوسط ​​العرض ؛محفز التيتانيوم-ألكيل الألومنيوم له توزيع وزن جزيئي ضيق.يمكن أيضًا استخدام المحفز المستخدم في إنتاج بوليمرات MDW الضيقة في مفاعل مزدوج لإنتاج درجات MDW واسعة.على سبيل المثال ، يمكن لمفاعلين متسلسلين ينتجان منتجات ذات وزن جزيئي مختلف بشكل كبير إنتاج بوليمرات ذات وزن جزيئي ثنائي النسق لها نطاق كامل من توزيعات الوزن الجزيئي.تجهيزات الأنابيب PE

الوزن الجزيئي الغرامي

ينتج عن الوزن الجزيئي الأعلى لزوجة بوليمر أعلى ، لكن اللزوجة ترتبط أيضًا بدرجة الحرارة ومعدل القص المستخدم في الاختبار.يستخدم قياس الريولوجيا أو الوزن الجزيئي لوصف الوزن الجزيئي للمادة.درجات HDPE عمومًا لها نطاق وزن جزيئي من 40.000 إلى 300000 ، ومتوسط ​​الوزن الجزيئي يتوافق تقريبًا مع نطاق مؤشر الذوبان ، أي من 100 إلى 0. 029 / 10min.بشكل عام ، يزيد MW (مؤشر الذوبان المنخفض MI) من قوة الذوبان ، والمتانة الأفضل والحقوق الاقتصادية والاجتماعية والثقافية ، ولكن ارتفاع MW يجعل المعالجة

العملية أكثر صعوبة أو تتطلب ضغطًا أو درجة حرارة أعلى.

توزيع الوزن الجزيئي (MWD): يختلف WD الخاص بـ PE من ضيق إلى واسع اعتمادًا على المحفز المستخدم وعملية المعالجة.

مؤشر قياس MWD الأكثر شيوعًا هو مؤشر التفاوت (HI) ، والذي يساوي متوسط ​​الوزن الجزيئي (MW) مقسومًا على متوسط ​​عدد الوزن الجزيئي (Mn).نطاق الفهرس هذا لجميع درجات HDPE هو 4-30.يوفر MWD الضيق تسدية منخفضة وتأثيرًا عاليًا أثناء عملية التشكيل.يوفر MWD المتوسط ​​إلى الواسع قابلية المعالجة لمعظم عمليات البثق.يمكن أن يحسن MWD الواسع أيضًا قوة الذوبان ومقاومة الزحف.

مادة مضافة

يمكن أن تؤدي إضافة مضادات الأكسدة إلى منع تدهور البوليمر أثناء المعالجة ومنع أكسدة المنتج النهائي أثناء الاستخدام.تُستخدم الإضافات المضادة للكهرباء الساكنة في العديد من درجات التعبئة والتغليف لتقليل التصاق الزجاجات أو العبوات بالأتربة والأوساخ.تتطلب التطبيقات المحددة تركيبات مضافة خاصة ، مثل مثبطات النحاس المتعلقة بتطبيقات الأسلاك والكابلات.يمكن تحقيق مقاومة ممتازة للطقس ومضادة للأشعة فوق البنفسجية (أو أشعة الشمس) عن طريق إضافة إضافات مضادة للأشعة فوق البنفسجية.بدون إضافة PE المقاوم للأشعة فوق البنفسجية أو الكربون الأسود ، يوصى بعدم الاستمرار في استخدامه في الهواء الطلق.توفر أصباغ الكربون الأسود عالية الجودة مقاومة ممتازة للأشعة فوق البنفسجية وغالبًا ما تستخدم في التطبيقات الخارجية ، مثل الأسلاك أو الكابلات أو طبقات الخزان أو الأنابيب.

طرق المعالجة

يمكن تصنيع البولي إيثيلين في نطاق واسع من طرق المعالجة المختلفة.باستخدام الإيثيلين كمادة خام رئيسية ، البروبيلين ، 1-بيوتين ، والهكسين كبوليمر مشترك ، تحت تأثير عامل حفاز ، يتم اعتماد عملية بلمرة الملاط أو بلمرة الطور الغازي ، ويتم وميض البوليمر الناتج وفصله وتجفيفه وتحبيبه ، إلخ. عملية للحصول على منتجات نهائية بجزيئات موحدة.بما في ذلك بثق الصفيحة ، بثق الفيلم ، الأنابيب أو البثق الجانبي ، النفخ ، القولبة بالحقن والقولبة الدورانية.

▲ البثق: الدرجة المستخدمة في إنتاج البثق عمومًا لها مؤشر ذوبان أقل من 1 ودرجة MWD متوسطة إلى واسعة.أثناء المعالجة ، يمكن أن يحصل MI المنخفض على قوة صهر مناسبة.تعد درجات MWD الأوسع أكثر ملاءمة للبثق لأنها تتمتع بسرعات إنتاج أعلى ، وضغط أقل للقالب ، وميل منخفض لكسر الذوبان.

تمتلك PE العديد من تطبيقات البثق ، مثل الأسلاك والكابلات والخراطيم والأنابيب والملفات الجانبية.تتراوح تطبيقات الأنابيب من الأنابيب الصفراء ذات المقطع الصغير للغاز الطبيعي إلى الأنابيب السوداء ذات الجدران السميكة التي يبلغ قطرها 48 بوصة لخطوط الأنابيب الصناعية والحضرية.يتزايد استخدام الأنابيب المجوفة ذات القطر الكبير كبديل لأنابيب تصريف مياه الأمطار المصنوعة من الخرسانة وأنابيب الصرف الصحي الأخرى بشكل سريع.

الصفيحة والتشكيل الحراري: إن البطانة الحرارية للعديد من ثلاجات النزهة الكبيرة مصنوعة من البولي إيثيلين ، وهي صلبة وخفيفة ومتينة.تشمل المنتجات الأخرى المصنوعة من الألواح والمشكلات الحرارية واقيات الطين وبطانات الخزانات وحراس المقلاة وصناديق الشحن والخزانات.عدد كبير من تطبيقات الألواح سريعة النمو هي نشارة أو قرى قاع الأحواض ، والتي تعتمد على المتانة والمقاومة الكيميائية وعدم نفاذية MDPE.

▲ النفخ النفخ: يستخدم أكثر من ثلث البولي إيثيلين عالي الكثافة المباع في الولايات المتحدة لقولبة النفخ.وتتراوح هذه الزجاجات من الزجاجات التي تحتوي على مواد التبييض وزيوت المحركات والمنظفات والحليب والماء المقطر إلى الثلاجات الكبيرة وخزانات وقود السيارات والأوعية.تتشابه خصائص درجات قولبة النفخ ، مثل قوة الذوبان و ES-CR والصلابة ، مع تلك المستخدمة في تطبيقات الألواح والتشكيل الحراري ، لذلك يمكن استخدام درجات مماثلة.

عادةً ما يتم استخدام قولبة النفخ بالحقن لصنع حاويات أصغر (أقل من 16 أونصة) لتعبئة الأدوية والشامبو ومستحضرات التجميل.تتمثل إحدى مزايا هذه العملية في أن زجاجات الإنتاج يتم قطعها تلقائيًا ، دون الحاجة إلى خطوات ما بعد التشطيب مثل قولبة النفخ العامة.على الرغم من استخدام بعض درجات MWD الضيقة لتحسين تشطيب السطح ، إلا أن درجات MWD المتوسطة إلى الواسعة تستخدم بشكل عام.

▲ التشكيل بالحقن: يحتوي HDPE على عدد لا يحصى من التطبيقات ، بدءًا من أكواب المشروبات ذات الجدران الرقيقة القابلة لإعادة الاستخدام إلى علب 5-gsl ، والتي تستهلك 1/5 من HDPE المحلي.تحتوي درجات قولبة الحقن عمومًا على مؤشر انصهار يبلغ 5-10.هناك درجات صلابة وسيولة أقل ودرجات سيولة أعلى مع قابلية المعالجة.وتشمل الاستخدامات الضروريات اليومية وتغليف المواد الغذائية بجدران رقيقة ؛علب طعام وطلاء قوية ودائمة ؛مقاومة عالية لتطبيقات تكسير الإجهاد البيئي ، مثل خزانات وقود المحرك الصغيرة وعلب القمامة 90 غالونًا.

▲ الصب الدوراني: يتم سحق المواد التي تستخدم طريقة المعالجة هذه بشكل عام إلى مواد مسحوق ، والتي يتم صهرها وتدفقها في الدورة الحرارية.يستخدم Rotomolding نوعين من PE: للأغراض العامة وقابل للربط المتبادل.عادة ما تكون كثافة MDPE / HDPE للأغراض العامة تتراوح من 0.935 إلى 0.945 جم / CC ، مع MWD ضيق ، بحيث يكون للمنتج تأثير عالٍ وأقل انفتال ، ويكون مؤشر الذوبان بشكل عام في نطاق 3-8.لا تعد درجات MI العالية بشكل عام مناسبة لأنها لا تتمتع بالتأثير ومقاومة تشققات الإجهاد البيئي المتوقعة من المنتجات المشبعة بالتدوير.

تستخدم تطبيقات القولبة الدورانية عالية الأداء الخصائص الفريدة لدرجاتها القابلة للربط كيميائيًا.تتمتع هذه الدرجات بسيولة جيدة في الجزء الأول من دورة التشكيل ، ومن ثم الارتباط المتشابك لتشكيل مقاومة ومتانة تشقق الإجهاد البيئي الممتاز.مقاومة التآكل ومقاومة الطقس.البولي إيثيلين القابل للربط مناسب فقط للحاويات الكبيرة ، التي تتراوح من خزانات سعة 500 جالون لنقل المواد الكيميائية المختلفة إلى الخزانات الزراعية سعة 20000 جالون.

▲ الفيلم: تستخدم معالجة فيلم PE بشكل عام معالجة الأغشية المنفوخة العادية أو معالجة البثق المسطح.يتم استخدام معظم PE للفيلم ، وتتوفر PE منخفضة الكثافة العامة (LDPE) أو PE الخطي منخفض الكثافة (LLDPE).تُستخدم درجات فيلم HDPE بشكل عام حيث تكون المرونة الفائقة وعدم النفاذية الممتازة مطلوبة.على سبيل المثال ، غالبًا ما يستخدم فيلم HDPE لأكياس السلع وأكياس البقالة وتغليف المواد الغذائية.

أداء المنتج أو جودة المنتج

البولي إيثيلين عالي الكثافة عبارة عن جزيئات بيضاء غير سامة ولا طعم لها ولا رائحة لها مع نقطة انصهار تبلغ حوالي 130 درجة مئوية وكثافة نسبية من 0.941 إلى 0.960.تتميز بمقاومة جيدة للحرارة ومقاومة البرد ، واستقرار كيميائي جيد ، وصلابة وصلابة عالية ، وقوة ميكانيكية جيدة.الخصائص العازلة ومقاومة تكسير الإجهاد البيئي جيدة أيضًا.

التعبئة والتغليف والتخزين

الابتعاد عن النار والعزل الحراري أثناء التخزين.يجب أن يبقى المستودع جافًا ومرتبًا.يمنع منعا باتا خلط أي شوائب وأشعة الشمس والمطر.يجب تخزين وسائل النقل في عربات أو كبائن نظيفة وجافة ومغطاة ، ويجب ألا تكون هناك أشياء حادة مثل المسامير الحديدية.يحظر تمامًا النقل المختلط مع الهيدروكربونات العطرية القابلة للاشتعال والهيدروكربونات المهلجنة والمذيبات العضوية الأخرى.

إعادة التدوير وإعادة الاستخدام

HDPE هو الجزء الأسرع نموًا في سوق إعادة تدوير البلاستيك.ويرجع ذلك أساسًا إلى سهولة إعادة المعالجة ، وخصائص التدهور الأدنى وعدد التطبيقات الكبير لأغراض التعبئة والتغليف.تتمثل عملية إعادة التدوير الرئيسية في إعادة معالجة 25٪ من المواد المعاد تدويرها ، مثل المواد القابلة لإعادة التدوير بعد الاستهلاك (PCR) ، باستخدام البولي إيثيلين عالي الكثافة النقي لصنع زجاجات لا تلامس الطعام.

أنابيب PE لإمداد المياه هي المنتجات البديلة للأنابيب الفولاذية التقليدية وأنابيب مياه الشرب البلاستيكية.